Idaho Steel은 기계 조립업체입니다. 전 세계 다른 업체들과 크게 다르지는 않지만 이 업체는 고유한 산업에 종사한다는 점과 자사 기계의 특별한 부품을 매우 빠르게 제조하는 방법으로 3D 프린팅을 채택했다는 점이 다릅니다.
Idaho Steel은 자사 조립 기계의 핵심 생산 부품을 제조하기 위해 3D Systems ProX 500 SLS 3D 프린터를 구입했습니다. 3D Systems의 SLS는 다양한 항공우주, 자동차, 의료, 소비재 및 산업 기기 응용 분야에서 바로 사용 가능한 기능성 파트와 완제품 어셈블리를 제작합니다. 아이다호 철강은 내구성이 뛰어난 나일론 재료인 DuraForm ProX PA를 사용해 사출 금형 품질과 같거나 이를 능가하는 구성품을 생산합니다.
Idaho Steel의 마케팅 및 영업 책임자인 Jon Christensen은 "SLS 3D 프린팅을 사용해 당사는 탁월한 강도와 내구성의 파트를 설계할 수 있게 되었습니다. 이 기술에 익숙치 않은 사람들에게는 파트 '프린팅'이라는 개념이 완료 시 단단한 플라스틱 파트가 만들어진다는 사실이 인식되지 않을 수 있습니다. 또한 기존의 기계 작업에서는 불가능했던 방식으로 파트 강도를 높이도록 설계할 수도 있습니다"라고 말합니다.
품질에 집중
1918년에 아이다호 폴스(Idaho Falls)에 설립된 Idaho Steel은 감자를 무한대에 가까운 크기와 모양으로 만드는 기계를 제조하고, 정비하고, 주문 제작하는 회사입니다. 프렌치 프라이, 감자 샐러드, 메시드 포테이토, 테이터 토트를 먹어본 적이 있다면 모두 Idaho Steel 기계로 만들었을 가능성이 높습니다. 이 회사에 따르면 1960년대에 제조된 Idaho Steel 장비가 전 세계에서 가동되는 모습을 어렵지 않게 볼 수 있다고 합니다.
Idaho Steel은 주문 제작을 통해 다양한 고객의 요구를 충족해야 한다는 점에서 생산 품질의 3D프린팅이 적합합니다.
Idaho Steel의 CEO인 Alan Bradshaw는 “우리는 고객이 원하는 모양을 빠르게 제작할 방법을 생각해내야 했기 때문에 대안을 조사한 끝에 3D Systems 기계를 구입하기로 결정했습니다. 이후 그 기계로 우리 기계에 사용할 부품 수백 개를 인쇄했습니다"라고 말합니다.
처음부터 Idaho Steel은 속도를 내기 위해 품질을 양보할 생각은 없었습니다.
Christensen은 “우리 이름을 걸고 내보내는 장비의 품질을 중요하게 생각합니다. 우리는 완전 조립 공장입니다. 경쟁사들은 하청업체에 더 많이 의존하지만 우리는 개별 부품의 제조와 조립 방식을 제어합니다. 3D 프린팅을 사용하면 개별 부품을 보다 정밀하게 제어할 수 있어 양질의 장비를 훨씬 더 빠른 시간에 제공할 수 있게 됩니다”라고 말합니다.
양질의 제품을 훨씬 더 빨리 제작
Idaho Steel은 감자 제품을 다양한 모양으로 만드는 자사 Nex-Gem Former 기계의 성형 인서트와 피스톤을 제작할 때 3D 프린팅을 사용합니다. 전에는 성형 인서트와 피스톤을 플라스틱으로 가공하여 25개 이상의 패스너로 고정시킨 다섯 개 부품으로 만들었습니다. 여러 CNC 작업과 수작업 조립을 거치기 때문에 16개의 성형 피스톤 세트를 완성하는 데 최대 250시간(25일)이 걸렸습니다.
지금은 ProX 500 기계에서 거의 자동으로 90시간을 연속 가동하여 같은 수의 부품을 만듭니다.
Christensen은 “이 기계는 밤새 또는 주말에도 일할 수 있으며 성형 피스톤은 서너 시간의 인력만 필요합니다. 3D 프린팅으로 시간이 절약될 뿐만 아니라 25일 동안 이 일에만 묶여 있던 CNC 기계를 자유롭게 사용할 수 있습니다”라고 말합니다.
3D Systems의 식품 안전 등급인 DuraForm ProX 소재를 사용해 성형 인서트와 피스톤을 3D 프린터로 완성된 단일 조립품으로 제작합니다.
Christensen은 “우리 SLS 3D 프린팅 부품의 뛰어난 강도와 내구성은 3D 프린팅으로 CNC 밀의 제조 한계가 없어진 결과입니다. 일반적으로 취약점 또는 잠재적 문제 영역은 이러한 한계 때문에 각 부품을 볼트로 고정해야 하는 부분입니다.
"아마도 ‘1 부품’ 방식의 더 큰 장점은 위생적 이점일 것입니다. 우리는 식품 제조 장비를 생산합니다. 은신 영역을 제거하고 패스너 같은 잠재적 오염 위험을 없앨 수 있다는 것도 큰 장점입니다. 그리고 사람이 작업하면 패스너가 과도하게 조여져 부품이 손상될 수 있는 인적 요인이 늘 존재합니다."
적극적인 3D 프린팅 채택
Idaho Steel이 3D 프린팅으로 바꾼 또 다른 부품은 호퍼나 빈의 자재 레벨을 감지하여 제어 시스템으로 전달하는 레이저용 하우징입니다. 전에는 이 부품 제조를 다른 회사에 외주로 맡겼는데 품질이 Idaho Steel의 기준을 맞추지 못했습니다.
Idaho Steel은 ProX 500으로 부품을 프린트하면서 상당한 개선을 이루기 시작했습니다. 센서에 접근하기 쉽게 상단 개구부를 더 넓게 만들었고, 모서리를 둥글게 처리했으며, 하우징은 플라스틱 체인으로 나선 탑 캡을 하우징에 연결하는 단일 부품으로 만들어 센서에 접근할 때 위치가 바뀌는 일이 없도록 했습니다.
Christensen은 “3D 프린팅으로 더 좋은 부품을 만들 수 있는 새로운 방식이 계속 나와 공정 유연성도 훨씬 향상되었습니다. 우리는 늘 새로운 스크레이퍼, 캡, 플러그를 만듭니다. 이러한 부품 때문에 가공하는 데 시간이 소요되는 단순한 부품에 CNC 밀이 매이게 됩니다.
Christensen은 새로운 부품을 만들 때 3D 프린팅과 CNC가 상호 보완하는 역할을 한다고 봅니다. 3D 프린팅은 새로운 디자인의 원형을 제작하고, 부피가 적으면서 품질이 더 좋은 부품과 조립품을 만들고, 기존 기계에 맞춰 새 부품을 만드는 일에 적합합니다. CNC는 더 큰 부피로 생산되는 더 큰 부품이나 더 단순한 디자인에 적합한 옵션입니다.
“우리 회사의 기계 운전자들은 3D 프린팅을 가장 적극적으로 채택하고 있으며 3D 프린터로 할 수 있는 것과 이를 유리하게 활용할 수 있는 방법을 알아내는 데 관심이 많습니다. 이들은 3D로 프린트하면 더 좋아질 수 있다고 생각하는 부품을 우리에게 갖고 옵니다."
상상한 만큼의 무한한 가능성
Christensen은 Idaho Steel이 특화된 기계를 생산하지만 기계 가공 공장은 어디든 3D 프린팅으로 이익을 누릴 수 있다고, 특히 기한이 빡빡할 때 양질의 부품을 적시에 납품할 수 있다고 말합니다.
Christensen은 “기계 가공 산업에서 큰 장애 요소 중 하나는 리드 타임입니다. 한 고객이 특정 장비의 부품 공급업체를 선호할 수 있지만 해당 공급업체에서 프로젝트에 맞춰 제때 납품하지 못하면 이 고객은 다른 방법을 찾아야 할 것입니다.
우리 회사에서 리드 타임의 부담을 잘 보여주는 예가 성형 피스톤입니다. 고객들이 프로젝트 승인을 받으면 당장 이러한 부품이 필요한데 그 모양은 상상할 수 있는 어떤 것이든 가능할 것입니다. 일부 모양은 상당히 복잡해 CNC로 가공하는 데 한 달이 걸릴 수 있지만 ProX 500를 사용하면 이 시간을 일주일로 단축할 수 있습니다”라고 말합니다.
더 빠른 납품, 더 좋은 품질, 더 우수한 맞춤 제작 능력, 더 큰 신뢰성, 이 모두는 기계로 어떤 특화 제품을 생산하든 기계 제작 회사를 판단할 수 있는 기준입니다.
Idaho Steel의 CEO인 Bradshaw는 “우리는 더 이상 우리 기준과 기존 기계 가공 도구의 제한을 받지 않습니다. 우리 디자인 그룹의 상상력과 창의력의 제한만 있을 뿐입니다.
